本发明属于随机数生成，具体是涉及到一种基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法及系统。
背景技术：
1、随机数已经融入了现实生活中的许多应用场景中，例如密码学，模拟仿真，信息安全和彩票游戏等；通常，可以通过电阻的热噪声、振荡器的频率抖动，光子发射噪声、光子纠缠、激光相位噪声、真空波动、放大自发噪声、混沌动力学等光子随机过程来产生物理随机数。其中，利用光混沌熵源生成物理随机数产生器因其随机涨起伏大、带宽高、易于获取等优点而备受关注。
2、但是按照传统利用半导体激光器产生的光混沌熵源的方法，由于受到单信道混沌带宽的限制，随机数的生成速率已经受到采样速率的瓶颈限制。而随着高速通信大数据量的不断发展，对随机数产生器的生成速率的要求却在不断提高，因此，需要一种新的可拓展的新办法来产生随机数。
技术实现思路
1、本发明提供一种基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法及系统，以解决随机数生成速率较低的问题。
2、第一方面，本发明提供一种基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，该方法包括如下步骤：
3、利用半导体激光器产生初始泵浦光；
4、对所述初始泵浦光进行预处理，输出基准泵浦光；
5、采用空间自由光路耦合的方式使所述基准泵浦光耦合，并将耦合后的所述基准泵浦光输入至预设的光芯片中，所述光芯片中包含多个微谐振腔；
6、调节所述半导体激光器直至所述基准泵浦光与所述微谐振腔发生非线性效应，产生超宽频带克尔频率梳；
7、将所述超宽频带克尔频率梳输入至解复用器中分离梳齿，并采集所有所述梳齿中包含的原始梳齿混沌数据；
8、对所述原始梳齿混沌数据进行数据处理，得到随机比特流；
9、基于所述随机比特流生成随机数序列。
10、可选的，所述对所述初始泵浦光进行预处理，输出基准泵浦光包括如下步骤：
11、将所述初始泵浦光输入至高功率放大器进行放大处理；
12、将放大处理后的所述初始泵浦光输入至滤波器进行滤波处理；
13、通过光纤偏振控制器调整滤波处理后的初始泵浦光的偏振状态，并输出基准泵浦光。
14、可选的，在所述采用空间自由光路耦合的方式使所述基准泵浦光耦合，并将耦合后的所述基准泵浦光输入至预设的光芯片中之前还包括如下步骤：
15、将预设的光芯片置于载芯片台；
16、通过温控器控制所述载芯片台的平均温度，使得所述平均温度低于37.5℃。
17、可选的，所述微谐振腔的尺寸为400um*400um，所述微谐振腔的品质因素q值为2.2m。
18、可选的，所述采用空间自由光路耦合的方式使所述基准泵浦光耦合，并将耦合后的所述基准泵浦光输入至预设的光芯片中包括如下步骤：
19、利用准直镜将所述基准泵浦光水平射出至反射镜；
20、通过所述反射镜将所述基准泵浦光反射至入射透镜，再通过所述入射透镜将所述基准泵浦光输入至预设的光芯片中，所述光芯片中包含多个微谐振腔，所述入射透镜所在位置对齐所述微谐振腔的入射波导端口。
21、可选的，所述入射透镜置于三维调节架上，在所述采用空间自由光路耦合的方式使所述基准泵浦光耦合，并将耦合后的所述基准泵浦光输入至预设的光芯片中之后还包括如下步骤：
22、将所述基准泵浦光从所述光芯片中输出至出射透镜，所述出射透镜与所述微谐振腔之间的距离和所述入射透镜与所述微谐振腔之间的距离相同，所述出射透镜与所述入射透镜的透镜参数相同；
23、通过所述出射透镜将基准泵浦光由准直镜导入光纤；
24、利用光功率计检测所述光纤中所述基准泵浦光的功率。
25、可选的，所述对所述原始梳齿混沌数据进行数据处理，得到随机比特流包括如下步骤：
26、将所述原始梳齿混沌数据转换为数字信号，得到原始数据；
27、对所述原始数据n阶求导，使得所述原始数据的概率分布呈现高斯分布；
28、将求导后的所述原始数据进行后数据处理，得到随机比特流。
29、可选的，所述将求导后的所述原始数据进行后数据处理，得到随机比特流包括如下步骤：
30、将求导后的所述原始数据进行量化处理，得到原始量化数据；
31、对所述原始量化数据进行自延时操作，得到延时量化数据；
32、将所述原始量化数据和所述延时量化数据进行二进制转化，生成原始数据比特流和延时数据比特流；
33、通过最低有效位的截取方式截取m位所述原始数据比特流和m位所述延时数据比特流；
34、将m位所述原始数据比特流和m位所述延时数据比特流进行异或操作，生成随机比特流。
35、可选的，对所述原始数据n阶求导的计算公式如下：
36、
37、式中：d(t)表示n阶求导后的所述原始数据，i表示求和变量，c表示常数，δ表示采样周期，t表示当前时刻，d(t)表示所述原始数据。
38、第二方面，本发明还提供一种基于混沌光学频率梳的高速随机数产生系统，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面所述的方法。
39、本发明的有益效果是：
40、本发明利用半导体激光器产生初始泵浦光；对所述初始泵浦光进行预处理，输出基准泵浦光；采用空间自由光路耦合的方式使所述基准泵浦光耦合，并将耦合后的所述基准泵浦光输入至预设的光芯片中；调节所述半导体激光器直至所述基准泵浦光与所述微谐振腔发生非线性效应，产生超宽频带克尔频率梳；将所述超宽频带克尔频率梳输入至解复用器中分离梳齿，并采集所有所述梳齿中包含的原始梳齿混沌数据；对所述原始梳齿混沌数据进行数据处理，得到随机比特流；基于所述随机比特流生成随机数序列。由于超宽频带克尔频率梳为混沌光频梳，且具有微梳态，因此能同时分离出上百个通道的梳齿，从而可以同时对梳齿中包含的原始梳齿混沌数据进行数据处理，产生大量随机比特流，继而同时生成大量随机数序列。
1.一种基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，其特征在于，所述对所述初始泵浦光进行预处理，输出基准泵浦光包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，其特征在于，在所述采用空间自由光路耦合的方式使所述基准泵浦光耦合，并将耦合后的所述基准泵浦光输入至预设的光芯片中之前还包括如下步骤：
4.根据权利要求1所述的基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，其特征在于，所述微谐振腔的尺寸为400um*400um，所述微谐振腔的品质因素q值为2.2m。
5.根据权利要求1所述的基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，其特征在于，所述采用空间自由光路耦合的方式使所述基准泵浦光耦合，并将耦合后的所述基准泵浦光输入至预设的光芯片中包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，其特征在于，所述入射透镜置于三维调节架上，在所述采用空间自由光路耦合的方式使所述基准泵浦光耦合，并将耦合后的所述基准泵浦光输入至预设的光芯片中之后还包括如下步骤：
7.根据权利要求1所述的基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，其特征在于，所述对所述原始梳齿混沌数据进行数据处理，得到随机比特流包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，其特征在于，所述将求导后的所述原始数据进行后数据处理，得到随机比特流包括如下步骤：
9.根据权利要求7所述的基于混沌光学频率梳的高速随机数产生方法，其特征在于，对所述原始数据n阶求导的计算公式如下：
10.一种基于混沌光学频率梳的高速随机数产生系统，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9中任意一项所述的方法。